Este trabalho apresenta o desenvolvimento e aplicação de espécimes SE(T) em aço API X60 para avaliação de integridade estrutural em dutos condutores de gás e petróleo, o qual consiste na implantação de três técnicas que forneçam as curvas de resistência à propagação dútil de trincas, curvas J-Rs. As metodologias utilizadas foram a da variação da flexibilidade elástica, da queda de potencial elétrico e da normalização linear da carga, nas quais duas análises são verificadas para obtenção da área plástica abaixo da curva de carregamento. A primeira, através da medida do deslocamento da linha de carga e a segunda, pelo deslocamento do extensômetro colocado na boca da trinca. Foram ensaiados corpos de prova SE(T) com trincas rasa (a/W = 0,2) e profunda (a/W = 0,5) e os resultados obtidos permitiram observar a iniciação da propagação por rasgamento dúctil e discutir os limites das metodologias aplicadas. Os resultados mostraram que é possível obter as curvas J-Rs medindo o deslocamento na boca da trinca, podendo-se converter os deslocamentos de CMOD em deslocamentos do LLD. Foi constatada também que a técnica de normalização linear da carga é a que possibilitou o menor tempo de preparação e execução do ensaio, por utilizar apenas a medição do CMOD e não necessitar da realização dos descarregamentos. A variação da flexibilidade elástica é uma técnica rápida e confiável e não sofre alterações devido às delaminações. Já a técnica de queda do potencial elétrico se mostrou a mais consistente para o caso de a/W = 0,5, porém no caso de trincas curtas, a plasticidade desenvolvida na frente da trinca influencia nas medições causando imprecisões. As curvas J-Rs são deslocadas para a esquerda quando o tamanho inicial de trinca é reduzido, isto é, ocorre um aumento na energia de iniciação da propagação, JIC. / This work presents the development and application of SE(T) type specimen for structural integrity evaluation of pipeline steels used for gas and oil transportation, and it consists of the implementation of different techniques to provide the crack growth resistance curves, J-R curves. The methodologies used for crack growth measurement were: the elastic compliance, the electrical potential drop and the linear normalization techniques. Two techniques to provide the plastic area, Apl under the load versus displacement curve were used to evaluate Jpl, one based on the load line displacement, LLD, and the other based on the crack mouth opening displacement, CMOD. SE(T) specimens with two different initial crack size, denominate as shallow crack (a0/W = 0.2) and deep crack (a0/W = 0.5). The obtained results allowed the determination of the ductile tearing initiation point and to discuss the limits of the methodologies applied. It was proved be possible to get J-R curves using only one extensometer to measure the CMOD, which provides both crack size and Apl. The linear normalization technique is the one that provided the lower preparation and testing time, since there is no need of multiples unloading for crack growth measurement. The elastic compliance is a very easy, fast and reliable technique, and it is not sensible to the effect of the occurrence of delaminations, as it was the linear normalization technique. The electrical potential drop technique proved to very consistent for a0/W = 0.5, however in the case of shallow cracks the developed plasticity at the crack tip affected the measurements. The J-R curves were displaced to the left as the initial crack size is reduced, this is, there is an increase in the energy for crack tearing initiation, JIC.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e aplicação de espécimes SE(T) em aço API X60 para avaliação de integridade estrutural em dutos condutores de gás e petróleo, o qual consiste na implantação de três técnicas que forneçam as curvas de resistência à propagação dútil de trincas, curvas J-Rs. As metodologias utilizadas foram a da variação da flexibilidade elástica, da queda de potencial elétrico e da normalização linear da carga, nas quais duas análises são verificadas para obtenção da área plástica abaixo da curva de carregamento. A primeira, através da medida do deslocamento da linha de carga e a segunda, pelo deslocamento do extensômetro colocado na boca da trinca. Foram ensaiados corpos de prova SE(T) com trincas rasa (a/W = 0,2) e profunda (a/W = 0,5) e os resultados obtidos permitiram observar a iniciação da propagação por rasgamento dúctil e discutir os limites das metodologias aplicadas. Os resultados mostraram que é possível obter as curvas J-Rs medindo o deslocamento na boca da trinca, podendo-se converter os deslocamentos de CMOD em deslocamentos do LLD. Foi constatada também que a técnica de normalização linear da carga é a que possibilitou o menor tempo de preparação e execução do ensaio, por utilizar apenas a medição do CMOD e não necessitar da realização dos descarregamentos. A variação da flexibilidade elástica é uma técnica rápida e confiável e não sofre alterações devido às delaminações. Já a técnica de queda do potencial elétrico se mostrou a mais consistente para o caso de a/W = 0,5, porém no caso de trincas curtas, a plasticidade desenvolvida na frente da trinca influencia nas medições causando imprecisões. As curvas J-Rs são deslocadas para a esquerda quando o tamanho inicial de trinca é reduzido, isto é, ocorre um aumento na energia de iniciação da propagação, JIC. / This work presents the development and application of SE(T) type specimen for structural integrity evaluation of pipeline steels used for gas and oil transportation, and it consists of the implementation of different techniques to provide the crack growth resistance curves, J-R curves. The methodologies used for crack growth measurement were: the elastic compliance, the electrical potential drop and the linear normalization techniques. Two techniques to provide the plastic area, Apl under the load versus displacement curve were used to evaluate Jpl, one based on the load line displacement, LLD, and the other based on the crack mouth opening displacement, CMOD. SE(T) specimens with two different initial crack size, denominate as shallow crack (a0/W = 0.2) and deep crack (a0/W = 0.5). The obtained results allowed the determination of the ductile tearing initiation point and to discuss the limits of the methodologies applied. It was proved be possible to get J-R curves using only one extensometer to measure the CMOD, which provides both crack size and Apl. The linear normalization technique is the one that provided the lower preparation and testing time, since there is no need of multiples unloading for crack growth measurement. The elastic compliance is a very easy, fast and reliable technique, and it is not sensible to the effect of the occurrence of delaminations, as it was the linear normalization technique. The electrical potential drop technique proved to very consistent for a0/W = 0.5, however in the case of shallow cracks the developed plasticity at the crack tip affected the measurements. The J-R curves were displaced to the left as the initial crack size is reduced, this is, there is an increase in the energy for crack tearing initiation, JIC.

Main extrinsic and intrinsic modifiers factors of crack growth rate in AA7050-T7451 were assessed in order to provide tools for aeronautical structures designers. These tools cover most necessary information to project aircraft\'s structures using the studied alloy, under damage tolerance philosophy. The experimental methodology consisted of use CT specimens, on TL and LT rolling direction to test its behavior under different conditions of stress ratio, force waveform, and the environment. The stress ratio values were 0.1 and 0.5, the force waveform used were sine and trapezoidal or Dwell under normal air laboratory conditions and salt fog 3.5%NaCl weight in order to simulate the marine environment. In Dwell tests, results were checked with the electrical potential drop technique (DCPD) in addition to the crack opening displacement (COD) method. Using the Walker coefficients, calculated on the present research, could be projected accurately the crack propagation behavior on Paris region and do fatigue life predictions using da/dN and S-N diagrams for different stress ratio values. The corrosion environment increases both crack growth rate and ΔKth due to oxides formation on the crack path that generates a crack closure effect. Dwell carrying makes decrease the crack growth rate by decreasing the slope of the Paris line on log (da/dN) versus log (ΔK) curve, instead of shifting down the line as occurs on titanium alloys. Rolling direction change from LT to TL increase the FCG rate in both threshold and Paris region, where the rate change use to be small. / Os principais fatores modificadores extrínsecos e intrínsecos da taxa de propagação de trincas na liga AA7050-T7451 foram avaliados para fornecer subsídios para projetistas de estruturas aeronáuticas, com base na filosofía de tolerância ao dano. A metodologia experimental consistiu em ensaiar corpos de prova do tipo compact tension (CT) da liga nas direções de laminação TL e LT, para verificar seu comportamento sob diferentes razões de tensões, forma de onda e condição ambiente. Os valores de razão de tensão estudados foram 0,1 e 0,5, as formas de onda foram senoidal e trapezoidal ou de Dwell, em condições normais de laboratório, ao ar, e névoa salina 3,5% NaCl, em massa, para simular um ambiente marinho. No caso dos ensaios Dwell, os resultados foram conferidos pelo método de queda de potencial eléctrico (QPE), além do método de flexibilidade elástica. Usando os coeficientes de Walker calculados a partir dos resultados obtidos, pôde-se projetar com precisão o comportamento da propagação de trinca na região de Paris e prever a vida em fadiga usando os diagramas da/dN e S-N para diferentes valores da razão de tensões. O ambiente corrosivo aumenta tanto a taxa de propagação de trinca, quanto o valor de ΔKth por causa da formação de óxidos na trajetória da trinca, que geram um efeito de fechamento sobre a mesma. Quanto à forma de onda, verificou-se que o carregamento Dwell diminui a taxa de propagação de trinca, diminuindo a inclinação das curvas log (da/dN) versus log (ΔK) na região de Paris, ao invés de deslocá-la paralelamente como ocorre com ligas de titânio. A mudança da direção de laminação de LT para TL aumenta a taxa de propagação de trinca por fadiga (PTF) tanto na região de threshold, quanto na região de Paris, onde a mudança de taxa é pequena.

Main extrinsic and intrinsic modifiers factors of crack growth rate in AA7050-T7451 were assessed in order to provide tools for aeronautical structures designers. These tools cover most necessary information to project aircraft\'s structures using the studied alloy, under damage tolerance philosophy. The experimental methodology consisted of use CT specimens, on TL and LT rolling direction to test its behavior under different conditions of stress ratio, force waveform, and the environment. The stress ratio values were 0.1 and 0.5, the force waveform used were sine and trapezoidal or Dwell under normal air laboratory conditions and salt fog 3.5%NaCl weight in order to simulate the marine environment. In Dwell tests, results were checked with the electrical potential drop technique (DCPD) in addition to the crack opening displacement (COD) method. Using the Walker coefficients, calculated on the present research, could be projected accurately the crack propagation behavior on Paris region and do fatigue life predictions using da/dN and S-N diagrams for different stress ratio values. The corrosion environment increases both crack growth rate and ΔKth due to oxides formation on the crack path that generates a crack closure effect. Dwell carrying makes decrease the crack growth rate by decreasing the slope of the Paris line on log (da/dN) versus log (ΔK) curve, instead of shifting down the line as occurs on titanium alloys. Rolling direction change from LT to TL increase the FCG rate in both threshold and Paris region, where the rate change use to be small. / Os principais fatores modificadores extrínsecos e intrínsecos da taxa de propagação de trincas na liga AA7050-T7451 foram avaliados para fornecer subsídios para projetistas de estruturas aeronáuticas, com base na filosofía de tolerância ao dano. A metodologia experimental consistiu em ensaiar corpos de prova do tipo compact tension (CT) da liga nas direções de laminação TL e LT, para verificar seu comportamento sob diferentes razões de tensões, forma de onda e condição ambiente. Os valores de razão de tensão estudados foram 0,1 e 0,5, as formas de onda foram senoidal e trapezoidal ou de Dwell, em condições normais de laboratório, ao ar, e névoa salina 3,5% NaCl, em massa, para simular um ambiente marinho. No caso dos ensaios Dwell, os resultados foram conferidos pelo método de queda de potencial eléctrico (QPE), além do método de flexibilidade elástica. Usando os coeficientes de Walker calculados a partir dos resultados obtidos, pôde-se projetar com precisão o comportamento da propagação de trinca na região de Paris e prever a vida em fadiga usando os diagramas da/dN e S-N para diferentes valores da razão de tensões. O ambiente corrosivo aumenta tanto a taxa de propagação de trinca, quanto o valor de ΔKth por causa da formação de óxidos na trajetória da trinca, que geram um efeito de fechamento sobre a mesma. Quanto à forma de onda, verificou-se que o carregamento Dwell diminui a taxa de propagação de trinca, diminuindo a inclinação das curvas log (da/dN) versus log (ΔK) na região de Paris, ao invés de deslocá-la paralelamente como ocorre com ligas de titânio. A mudança da direção de laminação de LT para TL aumenta a taxa de propagação de trinca por fadiga (PTF) tanto na região de threshold, quanto na região de Paris, onde a mudança de taxa é pequena.